VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Восточные регионы современной России являются приоритетными для хозяйственного освоения, в ходе которого увеличивается техногенная нагрузка на геологическую среду, растут масштабы и темпы возведения объектов — источников потенциальной опасности, растет население. Вместе с тем, именно восточные регионы характеризуются сложной геоэкологической обстановкой, и одним из серьезных источников опасности является сейсмичность. Сильные землетрясения представляют собой одну из наиболее масштабных природных катастроф, сопровождающихся массовыми жертвами и разрушениями, вызывают активизацию вторичных природных процессов, таких как цунами, лавины, обвалы, оползни, сели, а также являются исходной причиной множества катастроф природно-техногенного характера. Деформация и разрушение потенциально опасных объектов, в свою очередь, ведет к появлению пожаров, выбросов вредных веществ, загрязнению всех компонентов окружающей среды. Многочисленные прямые и косвенные геоэкологические последствия землетрясений требуют особого внимания к изучению сейсмического процесса и выявлению закономерностей, которые помогают пролить свет на режим и характер функционирования сейсмичности и, возможно, со временем помогут снизить ущерб, вызываемый сейсмическими катастрофами.

Среди множества опасных природных и природно-техногенных процессов, характерных для Дальнего Востока и Восточной Сибири, следует особо выделить сейсмическую активность ряда территорий. Проблема предсказания времени землетрясений в пределах Байкальской рифтовой системы, Олёкмо-Становой зоны разломов, Курило-Камчатской островной дуги и о. Сахалин является одной из наиболее сложных. Учет множества факторов в современном сейсмогеодинамическом развитии этих регионов позволяет в настоящее время наметить основы среднесрочного прогноза на месяцы — годы, и одним из таких факторов являются временные вариации сейсмичности.

В работе исследованы регионы, которые представляют три принципиально разные структурно-геодинамические обстановки. Байкальская рифтовая система (БРС) охватывает юг Восточной Сибири и север Центральной Монголии, протягиваясь на 2500 км. Она сформирована в условиях растяжения и относится к категории внутриконтинентальных рифтов и представлена серией грабенообразных впадин, ограниченных, осложнённых и соединённых между собой сложной системой разломов [2]. БРС возникла на месте Саяно-Байкальского сводового поднятия в южной краевой части Восточно-Сибирской платформы под действием активных тектонических движений, начавшихся в эоцене-олигоцене и продолжающихся в настоящее время. Главная впадина БРС, а также ее западные, восточные и юго-восточные высокие горные хребты расположены над прочной и довольно мощной литосферой окраины Сибирской платформы. Современное развитие сейсмического Саяно-Байкальского пояса происходит в условиях СЗ-ЮВ растяжения, и сопровождается сейсмогенными подвижками по разломам сложной кинематики с преобладающей сбросо-сдвиговой компонентой. Сейсмопроявления в районе Иркутского амфитеатра Восточно-Сибирской платформы и БСР, являются проявлением единого процесса формирования протяженной межблоковой границы на юге Сибирского кратона, и сосредоточены в диапазоне глубин до 40 км [1].

Олекмо-Становая сейсмотектоническая зона (ОСЗ) располагается на стыке двух крупных геоструктурных элементов – Алданского щита Сибирской платформы и северной окраины Джугджуро-Становой складчатой области, разделенных Становым краевым швом. ОСЗ — область интенсивной хрупкой деформации с образованием многочисленных разломов с преобладающей сдвиговой компонентой смещений. Современная геодинамика ОСЗ характеризуется развитием парагенезиса сейсмогенных структур, объединяющих продольные сдвиги и обрамляющие их системы крупных надвигов и взбросов.

Курило-Камчатская островная дуга и Сахалин, который рассматривают как ее западное продолжение, являются частью обширной области так называемого «Тихоокеанского кольца» — зоны субдукции, где происходит погружение Тихоокеанской литосферной плиты с корой океанического типа, под континентальную литосферу Евразии, которое сопровождается высокоинтенсивной сейсмичностью, локализованной в сейсмофокальной зоне ЗВБ.

При исследовании временных тенденций в изменении сейсмической активности этих регионов ставилась цель выявить и сопоставить вариации сейсмической активности как для регионов в целом, так и для отдельных уровней литосферы, соответствующих верхней и нижней коре и верхней сейсмоактивной части мантии на различных отрезках сейсмофокальной зоны.

Исследование основано на данных Всемирного каталога землетрясений Геологической службы США [4]. Выделено пять основных регионов — БРС, ОСЗ, Камчатки, Курилы, о-ва Сахалин, по каждому из которых составлена выборка сейсмических событий с магнитудой более четырех за период с 1973 по 2014 гг. Выборки просканированы по глубинам, и в каждом из регионов выявлены уровни максимальной активности, которые, в основном, соответствуют глубинам верхней и нижней коры и верхней части сейсмоактивной мантии. На следующем этапе, для того, чтобы попытаться обнаружить закономерности во временном ходе сейсмичности, для регионов в целом и для различных глубинных горизонтов рассчитано несколько вариантов временных рядов: ряды годовых сумм, ряды пятилетних сумм и ряды годовых сумм со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год. Для каждой из групп рядов рассчитаны корреляционные таблицы и построены графики временных вариаций (рис. 1, 2, табл. 1, 2).

Сопоставление временных рядов показало, что высокая положительная корреляция наблюдается для подавляющего большинства регионов. Сопоставление временных рядов позволило выявить регионы с синхронным или близким изменением сейсмичности, а также уровни литосферы, вариации сейсмичности в пределах которых дают основание предполагать единое управляющее начало. Выяснилось, что распределение сейсмических событий во времени не равномерно. Отмечаются как периоды относительных затиший, так и периоды пиковой активизации, которые способны синхронизироваться. Наличие синхронных всплесков для определенных регионов и уровней литосферы свидетельствует, что вариации сейсмичности являются не хаотичными автоколебаниями — они являют собой отчетливый «пульс» современных геотектонических процессов.

Рис. 1. Временные ряды годовых сумм числа землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в 1 год с 1973 по 2014 г.

Наиболее значимые коэффициенты корреляции и, соответственно, наиболее близкое совпадение графиков, получено при сопоставлении временных рядов годового числа землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год. На рис. 1 видно, что наибольшее число землетрясений в исследованных регионах наблюдалось в период 1993 – 1997 гг. и 2003 – 2007 гг. График отражает близкую по времени сейсмическую активизацию с повышения числа землетрясений к началу 90-х годов и резким спадом с 2007 года.

При анализе сейсмической активности на различных глубинах отмечено, что наиболее сейсмоактивными являются горизонты, соответствующие верхней и нижней коре — глубины 10-15 км и 30-35 км. Выявлена синхронность длиннопериодных вариаций числа землетрясений регионов на каждом из активных уровней верхней и нижней коры (см. табл. 2), а также корреляция глубинных мантийных землетрясений Камчатки, Курил и Сахалина (см. рис. 2).

В итоге следует отметить близкую по времени активизацию Байкальской рифтовой системы, Олёкмо-Становой зоны, Курило-Камчатской островной дуги и о. Сахалин. Несмотря на структурные и геодинамические различия регионов, отдельные литосферные оболочки северо-западной периферии Тихого океана развиваются как единые ансамбли, активизация которых прослеживается в общем ритме сейсмичности.

Таблица 1. Корреляция пятилетних сумм временных рядов для регионов в целом со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год

	БРС	Камчатка	Курилы	ОСЗ	Сахалин
БРС		0,67	0,51	0,80	0,77
Камчатка	0,67		0,64	0,63	0,88
Курилы	0,51	0,64		0,68	0,72
ОСЗ	0,80	0,63	0,68		0,71
Сахалин	0,77	0,88	0,72	0,71

Таблица 2. Корреляция годовых сумм землетрясений со скользящим осреднением по пяти годам и сдвигом в один год для сейсмоактивных уровней глубины в регионах

	БРС 10-15 км	Камчатка 30-35 км	Курилы 10-15 км	Курилы 30-35 км	ОСЗ 10-15 км	ОСЗ 30-35 км	Сахалин 10-15 км	Сахалин 30-35 км
БРС 10-15 км		0,26	0,54	-0,14	0,89	0,21	0,85	0,1
Камчатка 30-35 км	0,26		-0,33	0,7	0,05	0,73	0,1	0,82
Курилы 10-15 км	0,54	-0,33		-0,31	0,77	-0,4	0,54	-0,24
Курилы 30-35 км	-0,14	0,7	-0,31		-0,24	0,37	-0,18	0,92
ОСЗ 10-15 км	0,89	0,05	0,77	-0,24		-0,08	0,86	-0,03
ОСЗ 30-35 км	0,21	0,73	-0,4	0,37	-0,08		-0,05	0,46
Сахалин 10-15 км	0,85	0,1	0,54	-0,18	0,86	-0,05		0,02
Сахалин 30-35 км	0,1	0,82	-0,24	0,92	-0,03	0,46	0,02

Рис. 2. Временные ряды годовых сумм числа мантийных землетрясений (годовой ход со скользящим осреднением по 5 гг., сдвиг 1 г., h>=100 км, М от 4, 1973 - 2014 гг.)

Наличие синхронной активизации на уровне отдельных регионов и оболочек литосферы Дальнего Востока и Восточной Сибири позволяет предположить наличие единых сейсмогеодинамических механизмов, проявляющих себя «пульсом» временных вариаций. Намеченные закономерности могут быть использованы для среднесрочного прогноза и оценки сейсмической опасности регионов, освоение которых является приоритетом государственной стратегии.

Литература

1. Имаев В.С., Имаева Л.П., Козьмин Б.М. Сейсмотектоника Олёкмо-Становой сейсмической зоны (Южная Якутия) // Литосфера. – 2005. - №2. – с. 21-40

2. Семинский К.Ж., Радзиминович Я.Б. Сейсмичность юга Сибирской платформы: пространственно-временная характеристика и генезис / Физика Земли. 2007. №9, с. 18-30.

3. Трифонов В.Г. Неотектоника Евразии. – М.: Научный мир, 1999. – с. 252

4. Earthquake Data Base USGS http://earthquake.usgs.gov

Код для цитирования: Скопировать